SUPOSICIONES FUNDAMENTALES PARA EL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO REFORZADO .

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO[pic 1]

“SANTIAGO MARIÑO”

EXTENSIÓN MATURÍN

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL (42).

CATEDRA: CONCRETO I.

TEORÍAS CLÁSICA Y DE ROTURA DEL CONCRETO REFORZADO.

Profesor:

Ing. Miguel Mongua.

Autores:

Maturín, Junio 2016

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN        

SUPOSICIONES FUNDAMENTALES PARA EL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO REFORZADO        

HIPÓTESIS BÁSICA DEL CONCRETO REFORZADO        

DEFINICIÓN DE LA TEORÍA CLÁSICA O ELÁSTICA        

DATOS HISTÓRICOS DE LA TEORÍA CLÁSICA        

HIPÓTESIS DE LA TEORÍA CLÁSICA        

HIPÓTESIS SEGÚN “AMERICAN CONCRETE INSTITUTE” (ACI)        

DEFINICIÓN DE LA TEORÍA DE ROTURA, RUPTURA O PLÁSTICA        

DATOS HISTÓRICOS DE LA TEORÍA DE ROTURA        

HIPÓTESIS DE DISEÑO DE LA TEORÍA DE ROTURA        

ANÁLISIS DE LA HIÓTESIS        

MÉTODO DE CHARLES S. WHITNEY        

FACTORES DE CARGA        

FACTORES DE REDUCCIÓN        

RECOMENDACIONES SOBRE SERVICIO PARA TEORÍA DE ROTURA (ACI)        

RECOMENDACIONES SOBRE DUCTILIDAD PARA TEORÍA DE ROTURA (ACI)        

DIFERENCIAS ENTRE LAS TEORÍAS CLÁSICA Y ELÁSTICA.        

DIFERENCIAS ENTRE FUNDEMENTOS DEL DISEÑO DE CONCRETO ARMADO        

RAZONES PARA USAR EL DISEÑO POR TEORÍA DE ROTURA        

CÓDIGOS DE DISENO Y ESPECIFICACIONES        

CONCLUSIONES        

BIBLIOGRAFÍA        

INTRODUCCIÓN

El concreto es uno de los materiales constructivos más versátiles que existen en la actualidad, siendo una de sus propiedades principales la capacidad de adaptarse a cualquier forma, dada por lo general, por el contenedor donde sea vaciado antes del fraguado. Esto lo constituye en un material que da origen a las más osadas edificaciones, que marcan pauta en la arquitectura actual. Si bien es fácil de manejar su forma, la parte más  compleja de uso viene a ser el diseño, que gracias a un sinfín de estudios se han logrado marcar claramente ciertos criterios para procurar  el buen comportamiento de una estructura de concreto, realizando de esta forma bajo cargas cíclicas, incursiones en el rango inelástico sin perdida apreciable de la capacidad resistente.

El uso del concreto conlleva consideraciones de comportamiento mecánico del mismo. Gracias a los estudios, es sabido que el fin de toda estructura es tener un comportamiento elástico ideal, es decir que sea dúctil, por lo tanto los materiales con los que se construyan, deben darle esa capacidad, pero a la hora de realizar un diseño con concreto se presenta la incongruencia con respectos a su resistencia a la ductilidad. El concreto como tal es conocido por su gran resistencia a la compresión, pero cuando en freta esfuerzos de tracción, se considera que su resistencia es baja, tanto así que viene a ser una décima parte de su resistencia a la compresión. En este punto es cuando se combina con el acero, quien le otorga un buen comportamiento ante los esfuerzos de tensión, otorgando a la estructura un comportamiento dúctil cuando está bien diseñado.

A la hora de realizar los cálculos se han planteado varias teorías, siendo la más antigua de ellas la clásica, que asume en el material reforzado un comportamiento elástico ideal de forma lineal, despreciando de forma tajante la conducta que pueda tener en el rango inelástico  el miembro diseñado, lo que resulta en un sin número de consecuencias que pueden ir desde agrietamientos hasta desplome en caso de que se apliquen fuerzas cíclicas de carácter ambiental como un sismo. Por otro lado se encuentra la teoría de rotura, que diseña en base a las fallas que se producen en el rango inelástico, considerando los esfuerzos máximos a los que se puede someter el elemento. Ahora bien, a la hora de escoger un método a aplicar, es importante evaluar el tipo de edificación y la zona donde se encuentra, para adaptar la estructura a las condiciones que será sometida.

SUPOSICIONES FUNDAMENTALES PARA EL COMPORTAMIENTO DEL CONCRETO REFORZADO

La labor principal del ingeniero estructural es el diseño de estructuras. El diseño significa la determinación de la forma general y de todas las dimensiones específicas de una estructura en particular, de manera que ésta cumpla con las funciones para las cuales se ha creado y resista en forma segura los efectos que actuarán sobre ella a través de su vida útil. Estos efectos son principalmente las cargas y otras fuerzas a las que se verá sometida, al igual que a otros agentes perjudiciales, tales como fluctuaciones de temperatura, asentamientos de la cimentación y agentes corrosivos. La mecánica estructural es una de las herramientas principales en el proceso de diseño y, en el presente contexto, es el cuerpo del conocimiento científico que permite la predicción, con un buen grado de certeza, de la manera como una estructura de forma y dimensiones dadas se comportará cuando esté sometida a fuerzas conocidas y a otros efectos mecánicos.

 Los principales aspectos de interés práctico en el comportamiento de una estructura viene a ser, en primera instancia, la resistencia de la estructura, es decir, la magnitud de las cargas con una distribución dada que causarán la falla de la estructura; y en segundo lugar, las deformaciones traducidas en deflexiones y agrietamientos que van a presentarse en la estructura cuando esté cargada bajo condiciones de servicio. La mecánica del concreto reforzado se basa en las siguientes premisas fundamentales:

1. Las fuerzas internas, tales como momentos flectores, fuerzas de corte y esfuerzos normales y cortantes en una sección cualquiera de un elemento, están en equilibrio con los efectos de las cargas externas en esta sección. Esta premisa no es una suposición sino una realidad, debido a que cualquier cuerpo o parte de éste estará en reposo sólo si todas las fuerzas que actúan sobre él están en equilibrio.
2. La deformación unitaria en una barra de refuerzo embebida (a tensión o a compresión) es la misma que la del concreto circundante. Expresado de otra manera, se supone que existe una adherencia perfecta en la interface entre el concreto y el acero de manera que no ocurre deslizamiento entre los dos materiales. Así, en la medida en que uno se deforme, lo mismo debe ocurrir con el otro. Con las barras corrugadas modernas se dispone de un alto grado de traba mecánica adicional a la adhesión natural superficial, de manera que esta suposición está muy cerca de la realidad.
3. Las secciones transversales planas antes de la aplicación de la carga siguen siendo planas para el elemento cargado. Mediciones precisas han demostrado que cuando un elemento de concreto reforzado está cargado muy cerca de la falla esta suposición no es absolutamente correcta. Sin embargo, las desviaciones son usualmente menores y los resultados de la teoría basada en esta suposición coinciden bien con la amplia información de ensayos disponible.
4. Debido a que la resistencia a la tensión del concreto es tan sólo una pequeña fracción de su resistencia a la comprensión, el concreto en aquella parte del elemento sometido a tensión estará usualmente fisurado, Aunque para elementos bien diseñados estas fisuras son en general tan delgadas que resultan apenas visibles (a veces se les llaman grietas capilares), éstas evidentemente obligan a que el concreto fisurado sea incapaz de resistir esfuerzos de tensión. De acuerdo con esto, se supone en general que el concreto no es capaz de resistir ningún esfuerzo de tensión. Esta suposición es una simplificación de la situación real debido a que, de hecho, el concreto antes del agrietamiento, al igual que el concreto localizado entre fisuras, sí resiste esfuerzos de tensión de pequeña magnitud. En discusiones sobre la resistencia a cortante de vigas de concreto reforzado, resultará claro que bajo ciertas condiciones esta suposición particular se desprecia y se toma en consideración la modesta resistencia a la tensión que puede desarrollar el concreto.
5. La teoría se basa en las relaciones esfuerzo-deformación reales y en las propiedades de resistencia de los dos materiales constituyentes o en alguna simplificación razonable relacionada. Debido a que en la teoría moderna se considera el comportamiento inelástico, a que el concreto se supone inefectivo a tensión y a que se toma la acción conjunta de los dos materiales, los métodos analíticos aplicables resultan considerablemente más complejos y también más desafiantes que aquéllos adecuados para elementos hechos de un solo material esencialmente elástico.

Estas cinco premisas permiten predecir mediante cálculos el comportamiento de elementos de concreto reforzado únicamente para algunas situaciones simples. En realidad, la acción conjunta de dos materiales tan distintos y complicados como el concreto y el acero es tan compleja que no ha sido posible llevarla a un tratamiento analítico. Por esta razón, los métodos de diseño y análisis, aunque utilizan estas suposiciones, están basados ampliamente en los resultados de una intensa investigación experimental. Estos métodos se modifican y mejoran en la medida en que se dispone de nuevas evidencias experimentales.

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